位域的概念


 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 
 4 struct MyStruct  5 {  6     //位域,限定數據的位數,節約內存
 7     unsigned int a : 5;  8     unsigned int b : 5;  9     unsigned int c : 16;  10 };  11 
 12 void main()  13 {  14     struct MyStruct my1, *p;  15     p = &my1;  16     my1.a = 8;  17     my1.b = 11;  18     my1.c = 1999;  19     printf("%d %d %d \n",my1.a,my1.b,my1.c);  20     printf("%d %d %d\n",p->a,p->b,p->c);  21     system("pause");  22 }  23 
 24 //////////////////////////////////////////////////////  25 
 26 struct data  27 {  28     unsigned short num1 : 1;  29     unsigned short num2 : 1;  30 };  31 
 32 void main()  33 {  34     printf("%d\n",sizeof(struct data));//多個數據,重合,按照同類型重合
 35 
 36     struct data data1;  37     data1.num1 = 1;// num1 是一位 只有 0 ,1 賦值為2時越界 改成 1或0 即可
 38     printf("%d\n",data1.num1);  39     system("pause");  40 }  41 
 42 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 43 
 44 struct datas  45 {  46     unsigned int num1 : 32;// 1-7
 47     unsigned short num2 : 1;  48 };  49 
 50 void main()  51 {  52     //類型不一致遵循結構體對齊規則
 53     printf("%d\n",sizeof(struct datas));  54     system("pause");  55 }  56 
 57 ///////////////////////////////////////////////////////////////  58 
 59 int isit()// 驗證高位在高字節 低位在低字節
 60 {  61     unsigned short num = 1;//0000 0000 0000 0001
 62     return (1 == *((char *)&num));  63 }  64 
 65 void main()  66 {  67     short num = 1;  68     printf("%p\n",&num);//低位低字節
 69     printf("%d\n",isit());  70     system("pause");  71 }  72 
 73 
 74 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 75 /*
 76  有些信息在存儲時,並不需要占用一個完整的字節, 而只需占幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時,
    只有0和1 兩種狀態,用一位二進位即可。為了節省存儲空間,並使處理簡便,
    C語言又提供了一種數據結構,稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位划分為幾個不同的區域,
    並說明每個區域的位數。每個域有一個域名,允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節的二進制位域來表示。
77 一、位域的定義和位域變量的說明 78 位域定義與結構定義相仿,其形式為: 79 struct 位域結構名 80 { 位域列表 }; 81 其中位域列表的形式為: 類型說明符 位域名:位域長度 82 例如: 83 struct bs 84 { 85 int a:8; 86 int b:2; 87 int c:6; 88 }; 89 位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明,同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如: 90 struct bs 91 { 92 int a:8; 93 int b:2; 94 int c:6; 95 }data; 96 說明data為bs變量,共占兩個字節。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明: 97 1. 一個位域必須存儲在同一個字節中,不能跨兩個字節。如一個字節所剩空間不夠存放另一位域時,
  應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。
98 例如: 99 struct bs 100 { 101 unsigned a:4; 102 unsigned :0; 103 unsigned b:4; 104 unsigned c:4; 105 } 106 在這個位域定義中,a占第一字節的4位,后4位填0表示不使用,b從第二字節開始,占用 107 4位,c占用4位。 108 2. 由於位域不允許跨兩個字節,因此位域的長度不能大於一個字節的長度,也就是說不能超過8位二進位。 109 3. 位域可以無位域名,這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如: 110 struct k 111 { 112 int a:1; 113 int :2; 114 int b:3; 115 int c:2; 116 }; 117 從以上分析可以看出,位域在本質上就是一種結構類型, 不過其成員是按二進位分配的。 118 119 二、位域的使用 120 位域的使用和結構成員的使用相同,其一般形式為: 121 位域變量名·位域名 122 位域允許用各種格式輸出。 123 main(){ 124 struct bs 125 { 126 unsigned a:1; 127 unsigned b:3; 128 unsigned c:4; 129 } bit,*pbit; 130 bit.a=1; 131 bit.b=7; 132 bit.c=15; 133 printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c); 134 pbit=&bit; 135 pbit->a=0; 136 pbit->b&=3; 137 pbit->c|=1; 138 printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c); 139 } 140   上例程序中定義了位域結構bs,三個位域為a,b,c。說明了bs類型的變量bit和指向bs類型的指針變量pbit。
     這表示位域也是可以使用指針的。程序的9、10、11三行分別給三個位域賦值。
    ( 應注意賦值不能超過該位域的允許范圍)程序第12行以整型量格式輸出三個域的內容。
    第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針方式給位域a重新賦值,賦為0
    。第15行使用了復合的位運算符"&=",該行相當於:pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7,
    與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進制值為3)。同樣,程序第16行中使用了復合位運算"|=".
    之所以要有透析基礎知識這么個分欄,就是告訴大家重在細節的道理,粗略的東西誰都懂,修煉內功為高手的必經之路.
141   前面的內容存在缺陷,具體還要參考如下文章: 142   C99規定int、unsigned int和bool可以作為位域類型,但編譯器幾乎都對此作了擴展,允許其它類型類型的存在。 143 144 使用位域的主要目的是壓縮存儲,其大致規則為: 145 1) 如果相鄰位域字段的類型相同,且其位寬之和小於類型的sizeof大小,則后面的字 146 段將緊鄰前一個字段存儲,直到不能容納為止; 147 2) 如果相鄰位域字段的類型相同,但其位寬之和大於類型的sizeof大小,則后面的字 148 段將從新的存儲單元開始,其偏移量為其類型大小的整數倍; 149 3) 如果相鄰的位域字段的類型不同,則各編譯器的具體實現有差異,VC6采取不壓縮方 150 式,Dev-C++采取壓縮方式; 151 4) 如果位域字段之間穿插着非位域字段,則不進行壓縮; 152 5) 整個結構體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數倍。 153 154 155 typedef struct AA 156 { 157 unsigned char b1:5; 158 unsigned char b2:5; 159 unsigned char b3:5; 160 unsigned char b4:5; 161 unsigned char b5:5; 162 }AA; 163 164 sizeof(AA) = 5; 但實際上只用了25位,即4個字節, 165 166 (1)typedef struct AA 167 { 168 unsigned int b1:5; 169 unsigned int b2:5; 170 unsigned int b3:5; 171 unsigned int b4:5; 172 unsigned int b5:5; 173 }AA; 174 175 176 177 (2)typedef struct AA 178 { 179 unsigned int b1:5; 180 unsigned int b2:5; 181 unsigned int b3:5; 182 unsigned int b4:5; 183 unsigned int b5:5; 184 unsigned int b6:5; 185 unsigned int b7:5; 186 }AA; 187 188 (1)是5個成員,按第一條規則,共占25位,按第五條規則,即sizeof(AA)=4 189 現把成員加到7個,參考(2),按第一條規則,共占35位,按第五條規則,即sizeof(AA)=8, 190 191 192 193 再看一個例子: 194 195 struct test1 196 197 { 198 199 char a:1; 200 201 char :2; 202 203 long b:3; 204 205 char c:2; 206 207 }; 208 209 int len = sizeof(test1); 210 211 對於上述例子,len的值應該是12.解釋如下:  212 213 首先以最長的類型位寬做為偏移量,最長的是long型,占4位,所以不同類型之間應該是4個字節的偏移,即test1應該是4字節的整數倍。  214 215 char a:1; //用一個字節去存儲 216 217 char :2;  //空域。因為與前面的a的類型相同,而兩個位域的位寬相加仍然少於8位,所以依然用1個字節表示 218 219 long b:3; //long類型的位寬是4個字節,與前面的char類型不同,所以b與a之間偏移4個字節,它們之間自動補充3個字節  220 221 char c:2; //因為c與b又不同型,以test1中的最長的long類型的位寬進行偏移,所以雖然char只用1個字節就夠了 222 223 //但依然要占4個字節。 224 225 總共是12字節。 226 227 228 229 230 231 /////////////////////// 232 233 struct s1 234 235   { 236 237   int i: 8; 238 239   int j: 4; 240 241   int a: 3; 242 243   double b; 244 245   }; 246 247   struct s2 248 249   { 250 251   int i: 8; 252 253   int j: 4; 254 255   double b; 256 257   int a:3; 258 259   }; 260 261   printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1)); 262 263   printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2)); 264 265   result: 16, 24 266 267   第一個struct s1 268 269   { 270 271   int i: 8; 272 273   int j: 4; 274 275   int a: 3; 276 277   double b; 278 279   }; 280 281   理論上是這樣的,首先是i在相對0的位置,占8位一個字節,然后, 282 j就在相對一個字節的位置,由於一個位置的字節數是4位的倍數, 283 因此不用對齊,就放在那里了,然后是a,要在3位的倍數關系的位置上, 284 因此要移一位,在15位的位置上放下,目前總共是18位, 285 折算過來是2字節2位的樣子, 286 由於 double是8 字節的,因此要在相對0要是8個字節的位置上放下, 287 因此從18位開始到8個字節之間的位置被忽略,直接放在8字節的位置了, 288 因此,總共是16字節。 289 290 */

 


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